undefined

Chaos and its Degradation-Promoting-Based Control in an Antithetic Integral Feedback Circuit

Julkaisuvuosi

2022

Tekijät

Zand, Armin M.; Tavazoei, Mohammad Saleh; Kuznetsov, Nikolay V.

Tiivistelmä

This letter deals with a novel variant of antithetic integral feedback controller (AIFC) motifs which can feature robust perfect adaptation, a pervasive (desired) ability in natural (synthetic) biomolecular circuits, when coupled with a wide class of process networks to be regulated. Using the separation of timescales in the proposed kind of AIFC, here we find a reducedorder controller that captures the governing slow part of the original solutions under suitable assumptions. Inspired by R(ossler systems, we then make use of such a simpler controller to show that the antithetic circuit can exhibit chaotic behaviors with strange attractors, where the bifurcation from a homeostatic state to chaotic orbits can happen, e.g., when considering saturated Hill-type reactions for the actuation. Addition of degradation terms to the controller species, whether naturally due to dilution or exogenously using protein tags, is showcased by simulation results to be an effective solution in suppressing deterministic chaos and aperiodic oscillations. In the same vein, we recapitulate the recently introduced antithetic rein IFC motif and confirm that the promotion of degradation by a rein mechanism also can control chaos and improve the stability of closed-loop circuit.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Jyväskylän yliopisto

Kuznetsov Nikolay

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

6

Sivut

1622-1627

Julkaisu­foorumi

86549

Julkaisufoorumitaso

1

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Ei

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Matematiikka; Sähkö-, automaatio- ja tietoliikennetekniikka, elektroniikka

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Julkaisumaa

Yhdysvallat (USA)

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1109/LCSYS.2021.3129320

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä